Loano intervenire sugli esistenti

1
Intervenire sugli edifici esistenti:
Riqualificazione, ampliamenti e sopraelevazioni
Le strutture «sopraelevande»
diagnosi, prognosi, interventi
Loano, 13 marzo 2014 – ing. Carlo DOIMO

Le strutture esistenti - Diagnosi, prognosi, interventi
2
Le Norme di Riferimento
Norme Cogenti e interpretative ufficiali
D.M. 14 gennaio 2008 recante "Norme Tecniche per le
Costruzioni", pubblicato sul S. O. n. 30 alla G. U. n. 29 del 4
febbraio 2008.
 Circolare Ministero LL.PP. n. 617 del 2 febbraio 2009
recante “Istruzioni per l’applicazione delle Norme Tecniche
per le Costruzioni di cui al D.M. 14 gennaio 2008”
pubblicata sul S.O. n. 27 alla G.U. n. 47 del 26 febbraio 2009.

3
Le Norme di Riferimento
Norme aggiuntive di appoggio e di consultazione
ISO 9223:2012 Corrosion of metals and alloys - Corrosivity of atmospheres -
Classification, determination and estimation.
ISO 9224:2012 Corrosion of metals and alloys - Corrosivity of atmospheres -
Guiding values for the corrosivity categories.
ISO/DIS 16311-2 Maintenance and repair of concrete structures - Part 2:
Assessment of existing concrete structures.
ISO 13822:2010 Bases for design of structures - Assessment of existing
structures.
ISO 16204:2012 Durability - Service life design of concrete structures.
FIB Bulletin n. 34 – Model code for service life design - 2006
Swiss standard series SIA 269:2011 – Maintenance des structures porteuses.

4
Contestualizzazione del problema
Il DM 14/01/2008 definisce:
Costruzione esistente quella che ha, alla data della
redazione della valutazione di sicurezza e/o del progetto di
intervento, la struttura completamente realizzata.
Si noti che: non considera aspetti amministrativi (non è «giurisdizione» delle
NTC, ma del DPR 380/01, purtroppo la Circolare fa un po’ di commistione)
Più che nelle altre parti delle NTC, è stato seguito un approccio
prestazionale, con l’adozione di poche regole di carattere generale ed
alcune indicazioni importanti per la correttezza delle diverse fasi di analisi,
progettazione, esecuzione (II° capoverso, punto C8 – Circ. 617/2009)

5
Punti saldi
la costruzione riflette lo stato delle conoscenze al tempo della
sua realizzazione;
possono essere insiti e non palesi difetti di impostazione e di
realizzazione;
Esempio dell’Olive view
hospital, San Fernando,
1971 - M 6,7 - Spostamento
interpiano misurato 0,81 m
ca. Realizzato utilizzando la
tecnica del «Flexible first
storey concept» di Martel
(1929-1930) rivisto come
«The soft first Storey
method» da Green (1935) e
Jacobsen (1937)

6
Punti saldi
la costruzione può essere già stata soggetta ad azioni, anche
eccezionali, i cui effetti non siano completamente manifesti;
le strutture possono presentare degrado e/o modificazioni
significative rispetto alla situazione originaria.

7
L’organizzazione delle NTC08 – edifici esistenti
8.1 OGGETTO
8.2 CRITERI GENERALI
8.3 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA
8.4 CLASSIFICAZIONE DEGLI INTERVENTI
8.5 PROCEDURE PER LA VALUTAZIONE DELLA
SICUREZZA E LA REDAZIONE DEI PROGETTI
8.6 MATERIALI (per gli interventi)
8.7 VALUTAZIONE E PROGETTAZIONE IN PRESENZA DI
AZIONI SISMICHE

8
Classificazione degli interventi
Intervento di adeguamento
Intervento locale o di riparazione
Intervento di miglioramento
Sono i risultati della Valutazione della Sicurezza,
non esiste gerarchia tra gli interventi!
È necessario ben inquadrare la tipologia di intervento, per
informare correttamente il cliente degli obblighi previsti dalla
legge.

9
Adeguamento
È fatto obbligo di procedere alla valutazione della
sicurezza e, qualora necessario, all’adeguamento della
costruzione, a chiunque intenda:
a) sopraelevare la costruzione;
(cambia il «pendolo equivalente» alla struttura)
b) ampliare la costruzione mediante opere strutturalmente
connesse alla costruzione;
(Cambiano le rigidezze e le masse in gioco)
c) apportare variazioni di classe e/o di destinazione d’uso
che comportino incrementi dei carichi globali in fondazione
superiori al 10%; resta comunque fermo l’obbligo di procedere
alla verifica locale delle singole parti e/o elementi della
struttura, anche se interessano porzioni limitate della
costruzione;
(Cambiano le rigidezze e le masse in gioco)

10
Adeguamento
d) effettuare interventi strutturali volti a trasformare la
costruzione mediante un insieme sistematico di opere che
portino ad un organismo edilizio diverso dal precedente.
(cambia tutto, perde significato la «vecchia struttura»)
Quali sono i carichi di confronto per definire il 10%?
sono quelli NOMINALI (VN), nella combinazione CARATTERISTICA!
Infatti le NTC non dichiarano «adeguamento solo per sisma», ma «alle
azioni considerate», ossia allargano il punto di vista (al valore
nominale)! P.S.: Le NTC non sono la 3274!
Casi specifici:
1)Sotto il 10% non «miglioramento», ma dipende dal singolo caso.
2)Segue sempre la valutazione della sicurezza, solo dopo si sceglie se
necessario intervenire.

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Intervento locale
singole parti e/o elementi della struttura e interesseranno porzioni
limitate della costruzione […] gli interventi devono comportare un
miglioramento delle condizioni di sicurezza preesistenti.
interventi di riparazione, rafforzamento o sostituzione di singoli
elementi strutturali (travi, architravi, porzioni di solaio, pilastri, pannelli
murari) o parti di essi, non adeguati alla funzione strutturale che
debbono svolgere, a condizione che l’intervento non cambi
significativamente il comportamento globale della struttura, soprattutto
ai fini della resistenza alle azioni sismiche, a causa di una variazione
non trascurabile di rigidezza o di peso.
(significativamente ≈ 10% ndr. vedi prima)

12
Miglioramento
tutti gli interventi che siano comunque finalizzati ad accrescere la
capacità di resistenza delle strutture esistenti alle azioni
considerate (rinforzo strutturale, consolidamento nrd.).
Accrescimento capacità resistenti (anche capacità portante a
flessione fuori dal piano sulle murature, per carichi statici)
Note:
1.Azioni considerate = tutte le azioni (non solo sisma)
2.Si può migliorare se non si deve adeguare.
3.Il miglioramento potrebbe essere richiesto per molte ragioni.

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VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA…Cos’è?
NTC 2008: è un processo quantitativo volto a:
1.Stabilire se una struttura è in grado o meno di resistere
alle combinazioni delle azioni di progetto (NTC)
oppure
2.Determinare l’entità massima delle azioni che la
struttura è capace di sostenere con i margini di sicurezza
richiesti dalle norme (capacità portante della struttura).

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VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA…Quando?
(punto 8.3 NTC)
Interventi di adeguamento, miglioramento, intervento locale
riduzione evidente della capacità resistente e/o deformativa
della struttura o di alcune sue parti dovuta ad azioni
ambientali (sisma, vento, neve e temperatura),
degrado e decadimento delle caratteristiche meccaniche
dei materiali,
azioni eccezionali (urti, incendi, esplosioni, ecc..),
situazioni di funzionamento ed uso anomalo, deformazioni
significative imposte da cedimenti del terreno di fondazione;

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VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA…Quando?
(punto 8.3 NTC)
provati gravi errori di progetto o di costruzione;
cambio della destinazione d’uso della costruzione o di parti
di essa, con variazione significativa dei carichi variabili e/o
della classe d’uso della costruzione (10% NDR.);
interventi non dichiaratamente strutturali, qualora essi
interagiscano, anche solo in parte, con elementi aventi
funzione strutturale e, in modo consistente, ne riducano la
capacità o ne modifichino la rigidezza.
Fine della vita nominale della struttura, ossia «tagliando
cinquantennale» della struttura (quelle costruite negli anni
’60 oggi sono alla fine di VN)

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Tra gli altri: significativo degrado e decadimento delle
caratteristiche meccaniche dei materiali.
La verifica è condotta nelle condizioni attuali, con il materiale
degradato (CLS micro-fessurato e riduzione del diametro
«efficace» delle armature, ad esempio).
R(t) – S(t) = g(t) = safety margin
g(t) = limit state function
g(t) < 0 failure domain
VN

17
Tra gli altri: significativo degrado e decadimento delle
caratteristiche meccaniche dei materiali.
Regola dei «cinque» De Sitter (1983):
Fib Bulletin no.1:1999

18
Come si valuta la sicurezza di una struttura
Approccio delle NTC08 (punti 8.3 e 8.5 NTC)
 Analisi storico critica
2. Rilievo
3. Caratterizzazione dei materiali
4. Definizione del livello di conoscenza
5. Valutazione delle azioni sulla struttura
5.1. Valutazione della «situazione» della struttura
5.2. Progettazione degli interventi

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Analisi storico - critica (rif. §8.5.1)
È la relazione di ricerca della documentazione di supporto al progetto, ove
esistente, delle variazioni intervenute nel tempo (varianti, interventi successivi), a
partire dall’età del costruito (utile per individuare gli enti competenti alla
conservazione degli atti)… Tra i commenti della circolare
è utile rilevare:

20
Analisi storico − critica (rif. §8.5.1)
Tra le possibilità di ricerca dei terremoti sofferti dalla costruzione:
CPTI11, dicembre 2011 (dal 1000 al 2006) (http
://emidius.mi.ingv.it/CPTI11/)
con ricerca per località!
La documentazione può prevedere anche la presa in conto delle
«vecchie foto di famiglia», di atti e rogiti notarili ove disponibili, della
testimonianza degli abitanti del luogo, di lettere di litigi, ecc…
Anche lo sviluppo del tessuto urbanistico (PRGC et similia) può
raccontare informazioni utili (ad es: vedasi effetti del terremoto
ligure del 1887 nelle vicinanze di Casa Scaccabarozzi - «Fetta di
polenta» - in Torino – «Grazie alle sue profondissime fondamenta
riuscì a resiste all’esplosione del Polverificio di Borgo Dora del 26
aprile 1852 che lesionò molti edifici della zona, e al terremoto del 23
febbraio 1887 che rase quasi completamente al suolo il quartiere».)

21

Successive modificazioni: esempio - inserimento di impalcati in
calcestruzzo in strutture in muratura, con conseguente separazione
dei flussi di tensione, con rischio di smembramento delle pareti e
danneggiamenti delle finiture.
22

Sori (GE): paese d’origine dei Picasso
Fortemente bombardato nella IIa
Guerra Mondiale:
Presenza di «infrastrutture target» – ponti ferroviari
23

Esempio:
Valutazione sismica del «palazzo della Fortuna»
di via Arsenale, 21 in Torino.
Costruito per ospitare uffici di
rappresentanza, fu realizzato
su progetto dell'architetto
Luigi Beria nel 1901 per la
Società Anonima Elettricità
Alta Italia, poi divenuto sede RAI
24

Esempio:
Valutazione sismica del «palazzo della Fortuna» di via
Arsenale, 21 in Torino.
25

Esempio: Pianta di Torino, 1817
26

27

28

Esempio: Palazzo della Fortuna
29

30
Valutazione della cronistoria sismica della località: quali
terremoti sono già stati sopportati dalla struttura?
Quali riparazioni sono state eseguite?
Che evoluzioni si sono avute dall’ultimo terremoto?

31
Costruzione
Palazzo della
Fortuna

32
1. Analisi storico critica
 Rilievo

33
Rilievo (rif. §8.5.1)
E la circolare commenta
Risulta poi utile individuare le problematiche, i punti caratteristici, i
difetti, con materiale fotografico (non quello della SCIA/PdC!)
Rilievo strutturale ≠ Rilievo architettonico

34
Thanks to: Ing. PAOLO CONSONNI - Venegono Inferiore (Va)
Villa Comunale di via Magenta in Busto Garolfo (MI)"

35
Thanks to: Ing. PAOLO CONSONNI - Venegono Inferiore (Va)
Villa Comunale di via Magenta in Busto Garolfo (MI)"

Il caso di documentazione
presente e disponibile
36

Il caso di documentazione presente e disponibile
Art. 4 RD 2229/1939:
37
Ai costruttori, prima di iniziare la
costruzione delle opere,
al cui all'art. 1, è fatto obbligo di
presentarne alla prefettura
della provincia denunzia, corredata
di una copia del progetto di
massima
Nei cantieri, dal giorno dell'inizio a quello
di ultimazione dei lavori, deve essere
conservata una copia dei particolari
esecutivi di tutte le parti delle opere in
costruzione, datati e firmati dal progettista,
dal direttore del lavori e dal costruttore.

1954: dettagli costruttivi «buoni» per l’epoca
38

1999: dettagli costruttivi «pessimi» per l’epoca
39

40
Le problematiche presenti
Particolare della differente classe di
esposizione ambientale, derivante
dalla posizione del palo:
Nella zona lato marciapiede,
evidente stato di degrado derivante
dallo stillicidio della minzione di
animali da compagnia (classe di
attacco acido XA1
Sul lato opposto (scomodo al
passaggio) non vi sono tracce di tale
fenomeno, classe XC3

41
Particolare della
differente
apparecchiatura
muraria derivante da
interventi successivi
NOTA: la facciata non
presenta elementi in
aggetto

42
Nelle strutture comuni in
calcestruzzo con solai
in laterocemento
il fenomeno da
verificare è lo
SFONDELLAMENTO
che cambia la rigidezza
degli impalcati e risulta
essere motivo di
pericolo all’uso della
struttura

43
Nelle strutture comuni in
calcestruzzo con solai in
laterocemento
Il fenomeno da verificare è
lo
SFONDELLAMENTO
che cambia la rigidezza
degli impalcati e risulta
essere motivo di pericolo
all’uso della struttura

44
Il problema della
impossibile
manutenzione nei
profili accoppiati.
Corrosione tra i profili
chiodati e formazione
dei «pancini».
Ponte Richard Ginori
Milano – TNX to ing.
Filiberto Finzi (MI)

45
Lo specifico degli edifici in aggregato
Riferimenti Utili: NTC, Punto 8.7.1
Circolare, punto C8A.3
ReLUIS, Linee guida per il rilievo, l'analisi ed il progetto di intervento di
riparazione e consolidamento sismico di edifici in muratura in aggregato.
Cos’è un aggregato:
Per aggregato strutturale può intendersi un insieme non omogeneo
di edifici (unità edilizio strutturali), interconnessi tra loro con
un collegamento più o meno strutturalmente efficace
determinato dalla loro storia evolutiva, che possono interagire
sotto un'azione sismica o dinamica in genere. (ReLUIS)

46
Definire l’unità strutturale (US) - Regole di base
1. L’Unità Strutturale deve essere continua da cielo a terra così
da contenere al suo interno il flusso dei carichi verticali;
2. Di norma è delimitata da spazi aperti, giunti strutturali, edifici
contigui costruiti con tipologie costruttive e/o strutturali
diverse;
3. Comprende cellule tra loro legate in elevazione e in pianta da
un comune processo costruttivo;
4. La presenza di elementi quali archi o volte di contrasto posti a
collegamento tra aggregati contigui non inficia la possibilità di
perimetrazione e individuazione degli aggregati.

47
Definire l’unità strutturale (US) – Prassi operativa

48
6 finestre

49
6 finestre
Aggiunta di saturazione della via
interna ora passo carraio: finiture
differenti (ultimo pilastro di facciata),
mancanza dei decori, asimmetria

50
2. Rilievo
 Caratterizzazione dei materiali

51
Caratterizzazione meccanica dei materiali (§8.5.3)
e la circolare commenta:

52
Norme dell’epoca
Gazzette
Ufficiali
1884
e 1909

53

54
Pubblicazioni dell’epoca
P.S.: il «Santarella» è stato pubblicato nel 1926!

55
Normative utili per altri materiali:
Legno

56
Normative utili per altri materiali:
Muratura

57
Alcune indicazioni operative possono ritrovarsi in:
 UNI EN 13791:2008 - Valutazione della resistenza a compressione in
sito nelle strutture e nei componenti prefabbricati di calcestruzzo
 CSLP. Linee guida per la messa in opera del calcestruzzo strutturale e
per la valutazione delle caratteristiche meccaniche del calcestruzzo
indurito mediante prove non distruttive.
 RELUIS. Linee Guida. Modalità di indagine sulle strutture e sui terreni
per i progetti di riparazione/miglioramento/ricostruzione di edifici
inagibili (per muratura e calcestruzzo)

58
Prove distruttive:
Carote sulle strutture in cls Prove su muratura

59
Prove debolmente distruttive:
Prove su martinetto piatto e doppio Prove di scorrimento

60
Prove non distruttive:
Sclerometrie e ultrasuoni sulle strutture in cls

61
Cosa aspettarsi?
Verifica della profondità di carbonatazione:
salubrità dei ferri di armatura
stima della vita residua

62
Le strutture di calcestruzzo accusano una serie di problemi:
Lato calcestruzzo:
 Disgregazione del calcestruzzo per spalling e cracking
 Riduzione della resistenza
 Variazione della massima deformazione
 Variazione della curva sigma-eps
Lato acciaio:
 Riduzione della sezione resistente
 Riduzione della duttilità
 Piccola riduzione della resistenza
 Riduzione delle tensioni di aderenza
Sono problematiche generali, non specificamente sismiche

63
Calcestruzzo armato – lato acciaio, perdita di area resistente

64

65
Calcestruzzo armato – lato acciaio, perdita di aderenza
Valutare le lunghezze di ancoraggio!

66
Calcestruzzo armato – lato calcestruzzo, perdita di resistenza
Deriva dalla formazione dei prodotti di corrosione delle barre d’armatura,
che aumentano di dimensione. Ciò può comportare distacchi localizzati
(scagliature) oppure complessivi dei copriferri

67
Calcestruzzo armato – lato calcestruzzo, perdita di resistenza
La riduzione della resistenza comporta la riduzione della sezione efficace della
struttura con riduzione della capacità portante - Flessione

68
Acciaio da carpenteria
ISO 9223:2012-
Corrosion of metals
and alloys —
Corrosivity of
atmospheres —
Classification,
determination and
estimation
Definizione dei «tassi
di consumo» del
materiale acciaio.
In alcuni casi,
specializzata dalla
ISO 11844-1:2006

69

70
UNI EN ISO 18265 –
Conversione dei valori
di durezza –
Stima della resistenza
degli acciai in sito

71
Legno
EN 335-1:2006
Durability of wood and
wood- based products -
Definition of use
classes - Part 1: General
ISO 21887:2007
Durability of wood and
wood-based products —
Use classes
Classi d’uso – Classi di
durabilità
▼
Durabilità del Legno

72
Legno (UNI EN 350-2:1996)
Classe di
durabilità

73
Legno (UNI EN 460:1996)
Classe d’uso

74
Muratura
(EN 1996-2:2006)
Varie tipologie murarie
Differenti metodi
costruttivi
Si valuta la
REGOLA DELL’ARTE
Si possono usare
metodi speditivi come
l’IQM

75
Caratterizzazione meccanica dei materiali (§8.5.3 )
Murature – proprietà dei materiali

76
Caratterizzazione meccanica dei materiali (§8.5.3 )
Murature – proprietà dei materiali

77
2. Rilievo
 Definizione del livello di conoscenza

78
Definizione dei Livelli di Conoscenza LC (§8.5.4)
Livello di conoscenza:
La valutazione della sicurezza ed il progetto degli interventi sono
normalmente affetti da un grado di incertezza diverso, non
necessariamente maggiore, da quello degli edifici di nuova
progettazione.
Una guida alla stima dei fattori di confidenza da utilizzare, in relazione
ai livelli di conoscenza raggiunti, è riportata in Appendice C8A: la
circolare fornisce l’indicazione di massima…
Attenzione: la circolare non è OBBLIGATORIA!
(Cons. Stato sentenza 2471 del 17/05/05.)

79
Murature

80
Calcestruzzo - Acciaio

81
2. Rilievo
 Valutazione delle azioni sulla struttura

82
Valutazione della situazione in presenza di sisma (§8.7)
Valutazione delle azioni sulla struttura
Azioni «antropiche» e ambientali sono i carichi di esercizio, vento,
neve, sisma, riportate nelle NTC; sarebbero obbligatorie
anche
- Azioni «dell’ambiente» ossia la durabilità residua
- Azioni dell’incendio
(Si mutuano i metodi del DM 16/02/2007 e delle parti 1-2 EC).

83
Valutazione delle azioni sulla struttura
Carico permanente è quello realmente presente sulla struttura
(conviene trattare come «progettuali» i carichi di pavimentazione e
tramezze)
NTC §8.5.5 permette di ridurre per i carichi permanenti il valore γG
perché il carico è già noto (può cambiare solo la densità, lo spessore è un
dato)
Non cambiano i coefficienti sui carichi variabili γQ
Bisogna identificare VN per definire le azioni ambientali
(compresa la durabilità)

84
Vita nominale (2.4.1 NTC)
Le NTC trattano le strutture «usate» come quelle nuove.
È Corretto per l’adeguamento, può non esserlo per altre situazioni.
La Bozza NTC 201X (probabilm. 2015?) cambia (forse) le richieste:

85
Vita nominale (2.4.1 NTC)
Le NTC trattano le strutture «usate» come quelle nuove.
Il problema è garantire VN anche dal lato durabilità
Alcune indicazioni sono contenute in alcune norme che
«gravitano» attorno al sistema Eurocodes (serie EN 1504 et Al.)

86
2. Rilievo
 Valutazione delle azioni sulla struttura

87
Gli interventi
Se risulta necessario, si interviene sulla struttura.
Informazioni e linee guida:
 NTC08, cap. C8A.5 (Consolidamento edifici in muratura)
cap. C8A.7(Consolidamento edifici in calcestruzzo)
cap. C8A.8 (Consolidamento ponti)
cap. C8A.9 (Impianti).
 Regione Molise - Analisi delle principali tecniche di intervento
e limiti della loro applicabilità - 3B2 - Ottobre 2008
 Regione Molise - Analisi delle principali tecniche di intervento
e limiti della loro applicabilità - 3B3 - Ottobre 2008

88
Gli interventi
Se risulta necessario, si interviene sulla struttura.
 ReLUIS – DPC:
 «linee guida per la riparazione ed il rafforzamento di elementi
strutturali, tamponature e partizioni»
 «linee guida per la riduzione della vulnerabilità sismica di elementi
non strutturali arredi e impianti»
 «linee guida per il rilievo, l'analisi ed il progetto di interventi di
riparazione e rafforzamento/miglioramento di edifici in aggregato»
Tutti i documenti riportano un’antologia di interventi, con i dettagli
costruttivi (no NTC08) e le verifiche che devono essere fatte, i
vantaggi e i disciplinari di messa in opera (sono tutti pubblici).

89
Dichiarazione del livello di protezione raggiunto
sarebbe utile adottare lo schema della Circolare 25 agosto 2009
Indirizzi per l’esecuzione degli interventi di cui all’ordinanza del
Presidente del Consiglio dei Ministri n. 3790 del 17 luglio 2009.

90
L’evoluzione storica

91
L’evoluzione storica
Dove la terra ha tremato, ancora tremerà
(Plinio il Vecchio in Naturalis Historia, 77 d.C.)
Earthquake will occur –
whether they are catastrophes or not depends on our action
(George Housner in Competing against time, report on 1989 Loma Prieta earthquake)
Race to seismic safety
(Titolo del report di Joseph Penzien, 2003)
Elenco INGV… ad oggi!
Corsi e ricorsi storici?
(Giambattista Vico, 1668 – 1744)

92
Grazie per l’attenzione!

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